Vírus chrípky odhalený: Nový mikroskop umožňuje sledovať inváziu vírusu do buniek v reálnom čase

Vedci vyvinuli revolučnú mikroskopickú techniku, ktorá umožňuje priamo sledovať, ako vírus chrípky preniká do ľudských buniek. Nový objav prináša prekvapivé zistenia o interakcii vírusu a bunky.

Každú zimu sa s príchodom chladnejšieho počasia a šálov vracia aj známy hosť: chrípka. Ohlasuje sa horúčkou, bolesťou svalov a nepríjemným pocitom upchatého nosa. Za týmito symptómami sa však skrýva mikroskopická dráma.

Spúšťačom je vírus chrípky, ktorý sa prenáša drobnými kvapôčkami, ktoré vdychujeme. Akonáhle sa dostane do tela, prenikne cez našu obranu a začne svoju nenápadnú inváziu, zameranú na bunky, ktoré nás udržujú pri živote.

Na povrchu vírusu chrípky sa nachádzajú dva molekulárne "kľúče": hemaglutinín (HA) a neuraminidáza (NA). Sú to vírusové planžety, nástroje, ktoré mu umožňujú preniknúť do našich buniek a šíriť sa z jedného hostiteľa na druhého.

Komentár redakcie: Nová mikroskopická technika ViViD-AFM predstavuje významný pokrok v štúdiu vírusových infekcií. Umožňuje detailné a v reálnom čase sledovanie mechanizmov, ktorými vírusy prenikajú do buniek, čo môže viesť k vývoju cielenejších a účinnejších antivirotík a vakcín. Prekvapivé zistenie o aktívnej obrane bunky proti vírusovej invázii otvára nové smery výskumu v oblasti imunológie a bunkovej biológie.

Vírus chrípky útočí podobne ako zlodej, ktorý hľadá odomknuté dvere. Jeho HA a NA proteíny sa prichytávajú na drobné molekuly nazývané kyseliny sialové na povrchu buniek. Po pripojení sa vírus kĺže po povrchu, kým sa bunka nepretvári a neprehltne vírus dovnútra. Tento proces sa nazýva endocytóza.

Sledovanie toho, ako sa vírus chrípky vkráda do buniek, bolo doteraz náročné, pretože štandardné mikroskopy nedokážu jasne zachytiť tieto rýchle a drobné kroky.

V prelomovej štúdii vedci zo Švajčiarska a Japonska skonštruovali nový typ "super mikroskopu" kombináciou dvoch výkonných zobrazovacích nástrojov: mikroskopie atómových síl (AFM) a fluorescenčnej mikroskopie, čím vytvorili novú metódu nazvanú vírus-view dual confocal and AFM (ViViD-AFM). Tento hybridný systém umožňuje vedcom priblížiť živé ľudské bunky s neuveriteľnými detailmi. Ponúka tak nový pohľad na to, ako vírus chrípky funguje v reálnom čase.

Vedci po prvýkrát mohli skutočne vidieť nanodrámu invázie chrípky do bunky. Najviac ich však prekvapila úloha cieľovej bunky v tomto procese. Namiesto toho, aby len pasívne čakala a vpustila vírus dnu, bunka sa zdala brániť: naťahovala sa, posúvala a dokonca sa pokúšala chytiť vírus, ako keby chcela kontrolovať stretnutie.

"Infekcia našich telesných buniek je ako tanec medzi vírusom a bunkou," navrhol Yohei Yamauchi z ETH Zurich.

S novým systémom tím sledoval, ako sa jednotlivé častice vírusu chrípky pohybujú po povrchu bunky za rôznych podmienok, napríklad keď boli blokované špecifické vírusové proteíny, keď bolo na bunke k dispozícii menej väzbových miest alebo keď boli testované rôzne typy vírusov. Skúmali tiež, ako sa mení tvar bunkovej membrány pred a počas vstupu vírusu.

Na jasné zobrazenie vírusu chrípky vedci často pridávajú fluorescenčné značky, vďaka ktorým vírus svieti. Ich nový nástroj však dokázal sledovať vírusy aj bez akýchkoľvek značiek. Táto metóda umožňuje vedcom vidieť tvar bunky aj svetelné signály z vírusu súčasne, čím získavajú podrobný obraz o tom, ako sa vírusové proteíny spájajú a interagujú s bunkou.

Štúdia zistila, že vírusy chrípky potrebujú na vstup dovnútra väčšie vydutiny na povrchu bunky. Tieto vydutiny sú vytvorené z aktínu, proteínu, ktorý pomáha tvarovať bunku, a neboli zastavené určitými inhibítormi, čo znamená, že proces môže byť podobný iným bunkovým aktivitám. Po pripojení vírusu k zhlukom receptorov vyšle signály, ktoré spôsobia, že ho bunka obalí do clathrinového obalu a vytvorí aktínovú vydutinu, ktorá vtiahne vírus dovnútra. Vírus je potom odštiepený do vezikuly a prenesený hlbšie do bunky, smerom k jadru.

Táto nová mikroskopická technika by mohla tiež pomôcť formovať budúce lieky. Vedci ju môžu použiť na testovanie, ako dobre fungujú antivirotiká priamo v živých bunkách, a sledovať výsledky v reálnom čase. Tím tiež poukazuje na to, že rovnaký nástroj by sa dal použiť na štúdium správania iných vírusov, ako aj na interakciu vakcín s bunkami.

ViViD-AFM by sa mohol stať akýmsi "oknom" do rušného života buniek. Môže pomôcť vedcom sledovať, ako sa pripájajú a vstupujú rôzne tvary vírusov chrípky, ako bunky uvoľňujú drobné balíčky nazývané extracelulárne vezikuly, alebo dokonca ako sa dovnútra vkrádajú nanočastice prenášajúce lieky. Stručne povedané, ViViD-AFM je ako všestranná šošovka, ktorá by mohla pretvoriť naše chápanie toho, ako bunky interagujú s vírusmi a liekmi, a otvoriť dvere k zásadným objavom v biológii a výskume liekov.

Zistenia boli publikované v časopise PNAS.

Zdroj: ETH Zurich